2018 Fiscal Year Research-status Report
Quantum key distribution with imperfect devices
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18K13469
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐々木 寿彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80734350)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子鍵配送 / 量子暗号 / 装置不完全性 / 量子情報 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、なるべく性能を犠牲にせずに量子鍵配送の装置モデルをより現実に即するよう拡張し、実験によって確認できるデータを用いて安全性を保証することを目的とする。本研究課題で行うことは、現実との乖離が大きいモデルの仮定を乖離の少ない仮定に置き換えていくという作業であり、完全な解をいきなり目指すというよりは影響の大きなものから順次対処していくというものになる。本研究では、特に媒体として光を用いる場合における送信機と受信機に集中して研究を進める。
2018年度はパルス光源の光子数分布の問題を取り扱った。現状のデコイ法の解析ではレーザーパルスの光子数分布が厳密にコヒーレント状態になっていることが重要な仮定となっている。しかし、実際の量子鍵配送の送信機ではゲインスイッチを用いたパルス生成をしていることが多く、そのような場合に生成されるパルスはコヒーレント状態とは程遠いことが懸念されている。この課題に関してノイズのない閾値型光子検出器を用いて光子数分布を厳密に推定する手法を確立したので、その結果をまとめ査読付き論文として出版した。
2018年度には受信機の動作速度の問題についても取り扱った。量子鍵配送の実際の装置では 1GHz を越える繰り返しレートでパルスの送受信が行われているが、それを取り扱う現状の理論では、あらゆる素子がこの動作速度で動くことが仮定されている。受動的な素子を使いつつ光検出器の数を増やすことによって、この条件を満たすことができるが、これは実験に使える素子の種類を大幅に制限することになる。一方で、量子鍵配送では送信する光がそもそも弱く、通信路で減衰したあとで検出される信号のレートは繰り返しレートよりずっと低い。よって、受信側の動作速度は送信側より遅くできる余地がある。現在、その構造がかなり一般的に成立することがわかっており、その結果を論文にまとめている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画のうち光源の光子数分布の問題については論文として出版した。
残りの計画である、受信機の動作速度の問題については現在論文を執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
受信機の動作速度の問題について論文執筆を進める。
時間相関の問題についても見通しがついているので、論文化を進める。
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| Causes of Carryover |
物品費に関して少ないのは、研究室に導入された計算資源を流用したため。
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